天舟五號(hào)的“快”如何實(shí)現(xiàn)-全球速讀
2022-11-13 15:53:06 來(lái)源:光明日?qǐng)?bào)
(資料圖片僅供參考)
11月12日,在北京航天飛行控制中心拍攝的天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體完成自主快速交會(huì)對(duì)接示意圖。新華社發(fā)
從按下火箭發(fā)射按鈕,到與空間站成功交會(huì)對(duì)接,11月12日發(fā)射升空的天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船僅用時(shí)兩個(gè)小時(shí),就改寫(xiě)了由國(guó)際空間站俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船MS-17于2020年10月14日創(chuàng)造的3小時(shí)3分鐘紀(jì)錄。快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)成功在軌實(shí)施,標(biāo)志著中國(guó)航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)取得新的突破。
“快”是天舟系列貨運(yùn)飛船的顯著特點(diǎn),也是核心難點(diǎn)。為了攻克和掌握自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù),航天科技集團(tuán)五院GNC(飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制)系統(tǒng)的研制人員向技術(shù)高峰發(fā)起了沖鋒。2017年9月12日,我國(guó)利用天舟一號(hào)成功開(kāi)展與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接在軌試驗(yàn),成為世界上第三個(gè)掌握近地快速交會(huì)對(duì)接的國(guó)家。2021年以來(lái),天舟二號(hào)、天舟三號(hào)、天舟四號(hào)在與天和核心艙交會(huì)對(duì)接時(shí),均采用自主快速交會(huì)對(duì)接方案,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院502所交會(huì)對(duì)接首席專家解永春介紹,與天舟貨運(yùn)飛船此前的6.5小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接相比,天舟五號(hào)主要從兩方面進(jìn)行了方案調(diào)整:“一是優(yōu)化交會(huì)對(duì)接的控制制導(dǎo)策略,將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過(guò)程由多圈次壓縮為不到一圈,將多次變軌壓縮為兩次綜合機(jī)動(dòng),使得該部分用時(shí)由原來(lái)的4個(gè)多小時(shí)減少到約1個(gè)小時(shí);二是在近距離自主控制段,減少了多個(gè)用以確認(rèn)飛船狀態(tài)的停泊點(diǎn),類似動(dòng)車組減少經(jīng)停車站數(shù)量一樣,加快了接近速度,使得該階段時(shí)長(zhǎng)由兩個(gè)多小時(shí)縮短為約40分鐘。”
“嚴(yán)格來(lái)說(shuō),2小時(shí)交會(huì)對(duì)接并非我們?yōu)樘熘畚逄?hào)增加的新功能,之前的天舟飛船也有這個(gè)功能,只是因?yàn)樵撃J綄?duì)飛船飛行狀態(tài)的要求較高,所以未曾在軌實(shí)施。”解永春表示,2小時(shí)交會(huì)對(duì)接只是飛船交會(huì)對(duì)接的一個(gè)選項(xiàng),飛船的GNC系統(tǒng)可以根據(jù)火箭入軌情況自主選擇不同時(shí)長(zhǎng)的交會(huì)對(duì)接模式,“除了2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接,還可以選擇3小時(shí)、5小時(shí)和6.5小時(shí)方案等”。
天舟五號(hào)實(shí)現(xiàn)2小時(shí)快速交會(huì)對(duì)接,對(duì)于中國(guó)空間站的長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)具有重大意義。在解永春看來(lái),這不僅意味著運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)的大大縮短,使運(yùn)輸特殊鮮活試驗(yàn)品成為可能,而且能夠極大增強(qiáng)太空緊急救援能力。“從6.5小時(shí)到2小時(shí),既標(biāo)志著我國(guó)自主定軌技術(shù)和姿態(tài)軌道控制的精度更高、綜合制導(dǎo)技術(shù)水平更高、飛控流程更加優(yōu)化,也標(biāo)志著交會(huì)對(duì)接的模式更加多樣化、功能更加豐富、適應(yīng)能力更強(qiáng),即我國(guó)的空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)日趨成熟。”
此次交會(huì)對(duì)接任務(wù)是在中國(guó)空間站有人駐留的情況下進(jìn)行的。為了進(jìn)一步提高近距離交會(huì)對(duì)接過(guò)程的可靠性,天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船還具備在故障情況下手控遙操作交會(huì)對(duì)接的備份能力。“飛船靠近并貼緊空間站時(shí),航天員同步在空間站內(nèi)密切關(guān)注著飛船的各個(gè)動(dòng)作和各項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)對(duì)接圓滿完成、飛船妥妥停穩(wěn)后,航天員就可以進(jìn)入飛船,拿到來(lái)自遙遠(yuǎn)地球的‘家鄉(xiāng)貨’了。”解永春補(bǔ)充道。
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